《机械工程材料》-第7章 铸铁

学习成果达成要求能对主要的铸铁材料根据组成、性能特点等进行分类。能根据铸铁材料性能指标针对具体工程领域进行合理选材。可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁铸铁合金铸铁灰铸铁PART1

铸铁的石墨化铸铁的概念和特点铸铁的分类铸铁的石墨化及影响因素Conclusion123常用的铸铁47.1.1铸铁的概念和特点铸铁是碳的质量分数w（C）>2.11%，在凝固过程中经历共晶转变，含有较高硅元素及杂质元素含量较多的铁基合金的总称。

特点：具有良好的铸造性能、耐磨性能、减摩性、减振性和切削加工性，加工成本低；

缺点：强度低，塑性及韧性较差，不能进行锻造、轧制、拉丝等成形加工。7.1.2铸铁的分类7.1.2铸铁的分类

白口铸铁：碳主要以游离渗碳体形式出现的铸铁，由于断口呈银白色，故称为白口铸铁。

白口铸铁1.白口铸铁7.1.2铸铁的分类

灰铸铁：碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色，故称为灰铸铁。石墨片的三维形貌珠光体灰铸铁2.灰铸铁7.1.2铸铁的分类

可锻铸铁：由一定化学成分的白口铸铁经可锻化退火，使渗碳体分解从而获得团絮状石墨的铸铁，称为可锻铸铁。黑心可锻铸铁

珠光体可锻铸铁

3.可锻铸铁7.1.2铸铁的分类

球墨铸铁：铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁，称为球墨铸铁。铁素体加珠光体球墨铸铁铁素体球墨铸铁

珠光体球墨铸铁

4.球墨铸铁7.1.2铸铁的分类

蠕墨铸铁：金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁，故称蠕墨铸铁。

铁素体基体珠光体基体5.蠕墨铸铁7.1.2铸铁的分类

合金铸铁：为了提高铸铁的力学性能或获得某种特殊性能，加入铬、钼、钒、铜、铝等合金元素形成的铸铁，称为合金铸铁。6.合金铸铁7.1.3铸铁的石墨化及影响因素1.铸铁的石墨化

在铸铁中，碳的存在形式有两种：

一种是渗碳体，其中碳的质量分数w（C）=6.69%；

二是自由状态下的石墨，用符号G表示，碳的质量分数w（C）=100%。

石墨的强度，塑性和韧性都很低，其晶体结构如图所示：铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。7.1.3铸铁的石墨化2.铁-碳双重相图结构条件：析出Fe3C比析出石墨碳较为容易——动力学条件热力学条件：形成石墨更为有利

稳定相石墨的析出规律与Fe3C析出规律一致。Fe-Fe3C相图和Fe-C(G)相图合画在一起，称为铁-碳双重相图。7.1.3铸铁的石墨化及影响因素3.影响铸铁石墨化的因素

C和Si是基本成分，是↑↑G元素。石墨来源于C。7.1.3铸铁的石墨化及影响因素

促进石墨化元素

阻碍石墨化元素+Al、C、Si、Ni、CuW、Mn、Mo、S、Cr、Fe、Mg—

PART2铸铁的分类灰口铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁

可锻铸铁合金铸铁7.2.1灰铸铁的牌号和用途

牌号：用“HT+数字”组成。其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的字首，其后的数字表示灰铸铁的最低的抗拉强度，如HT100表示灰铸铁，最低抗拉强度是100Mpa。

特点：灰铸铁具有优良的铸造性能、减摩性、切削加工性、消震性和较低的缺口敏感性。

用途：常用于制作机床床身、床头箱及各类机器底座等。大型船用柴油机汽缸体(HT300)重型机床床身(HT250)7.2.2球墨铸铁的牌号和用途

牌号：球墨铸铁的牌号用“QT+数字-数字”表示。“QT”是“球铁”两字汉语拼音的字首，两组数字分别代表球墨铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。

特点：球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，具有较高的强度和良好的塑性与韧性，如屈服强度比碳素结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。

用途：球墨铸铁常用于制造汽车、拖拉机或柴油机中的连杆、曲轴、凸轮轴、齿轮，机床中的蜗轮、蜗杆、主轴等。7.2.3蠕墨铸铁的牌号和用途

牌号：蠕墨铸铁的牌号用“RuT+数字”表示。“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的字首，其后数字表示蠕墨铸铁的最低抗拉强度。

特点：蠕墨铸铁的力学性能优于灰铸铁而低于球墨铸铁，但蠕墨铸铁在铸造性能、导热性能等方面要比球墨铸铁好。

用途：蠕墨铸铁常用于制造机床的立柱、柴油机的汽缸盖、缸套、排气管等。玻璃模具制动鼓7.2.4可锻铸铁的牌号和用途

牌号：可锻铸铁的牌号是由“KTH+数字-数字”或“KTZ+数字-数字”组成。其中前两个字母“KT”是“可铁”两字汉语拼音的字首；第三个字母代表类别，“H”表示“黑心”（即铁素体基体），“Z”表示珠光体基体；其后的两组数字分别表示可锻铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。如KTH300-06，KTZ450-06

用途：可锻铸铁的力学性能比灰铸铁高，主要用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁(<25mm)中小型零件。可锻铸铁管件7.2.5合金铸铁的分类和用途

常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁及耐腐蚀铸铁等。

耐磨铸铁耐热铸铁耐腐蚀铸铁7.2.5合金铸铁的分类和用途

1.耐磨铸铁序号铸铁名称化学成分的质量分数（ω/%）硬度HRC用途举例CSiMnPS其他1普通白口铁4.0~4.4≤0.6≥0.6≤0.35≤0.15

>48犁铧2高韧性白口铁2.2~2.5~1.00.5~1.0<0.1<0.1

55~59犁铧3中锰球墨铸铁3.3~3.83.3~4.05.0~7.0<0.15<0.02Re0.025~0.05Mg0.025~0.0648~56球磨机磨球、衬板，煤粉机锤头4高铬白口铁3.250.50.70.060.03Cr15.0Mo3.062~65球磨机衬板5铬钒钛白口铁2.4~2.61.4~1.60.4~0.6<0.1<0.1Cr4.4~5.2V0.25~0.30Ti0.09~0.1061.5抛丸机叶片6中镍铬合金激冷铸铁3.0~3.80.3~0.80.2~0.8≤0.55≤0.12Ni1.0~1.6Cr0.4~0.7表层硬度≥65轧辊常用抗磨铸铁的化学成分和性能7.2.5合金铸铁的分类和用途2.耐热铸铁一、硅系耐热铸铁此种材料是历史最悠久的一种片状石墨中硅铸铁，随含硅量的增加室温机械性能下降，含Si>6.5%时急剧下降。但碳、硅总量是个恒值，如果Si高，则C就会排出，这一点要特别注意。二、铬系耐热铸铁铬系耐热铸铁，提高含碳量有利于在抗磨条件下的耐热性；提高含硅量会增加抗氧化能力，但却降低了高温强度，降低了热稳定性，所以含Si量一般不超过4%。三、铝系耐热铸铁铝系耐热铸铁，随含Al量的增加，耐热性也不断增加，但使用范围不大，这是因为没有满意的加工性能，具有最低的机械性能和很大的脆性。四、镍系耐热铸铁高镍奥氏体铸铁，由于良好的抗热冲击，高温强度和抗蠕变强度，以及良好的耐热性等，愈来愈引起国内的重视。又由于它有室温及高温下良好的冲击韧性，能防止脆断，用它来代替硅系、硅铝系和铬系耐热铸铁是大有可为的。7.2.5合金铸铁的分类和用途3.耐腐蚀铸铁名称化学成分（%ωt）用途举例CSiMnPNiCrCuAl其他高硅铸铁0.5~1.014.0~16.00.3~0.8≤0.08——3.5~8.5—Mo3.0~5.0除还原性酸以外的酸。加铜用于碱，加镆用于氯稀土中硅铸铁1.0~1.210.0~12.00.3~0.6≤0.045—0.6~0.81.8~2.2—Re0.04~0.10硫酸、硝酸、苯磺酸高镍奥氏体球墨铸铁2.6~3.01.5~3.00.70~1.25≤0.0818.0~32.01.5~6.05.5~7.5—

高温浓烧碱、海水（带泥沙团粒）、还原酸高铬奥氏体白口铸铁0.5~2.20.5~2.00.5~0.